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142t/h锅炉燃烧器改造与应用
发布时间：2013-08-13 08:09 来源：未知
1、前言
广州钢铁股份有限公司热电厂2#锅炉是从ABB公司进口的高温高压自然循环锅炉。锅炉前墙上分A、B、C三层配有4个切向旋流式煤粉燃烧器和2个高炉煤气燃烧器，在这6个燃烧器中心配有6支轻油枪。锅炉额定负荷为142 t/h，蒸汽压力10MPa，蒸汽温度528℃。锅炉存在效率低、点火成功率低等问题，影响锅炉的安全、经济运行。本文论述了燃烧器存在的问题和改造过程。
2、原燃烧器存在的问题
2.1 原点火枪存在的问题
原有的点火过程较为复杂，采用多级点火方式。其过程是：首先由点火枪产生电弧，点燃由液化气和压缩空气混合而成的可燃气体，产生火焰，此时经蒸汽雾化的轻油从轻油枪喷出，与燃烧器的二次风形成一个锥形的可燃雾状物，接触到点火枪火焰后，轻油枪着火燃烧，继而再点燃煤粉气流或高炉煤气。
原有点火枪要与轻油枪同步进出炉膛，故不可避免地会造成枪头积炭、黏附油污等，甚至结焦，最终导致点火枪打不出电火花，也就使点火失败。同时，点火枪容易受潮，导致点火回路出现接地或短路现象，即导致点火失败。另外，液化石油气与压缩空气的混合比例也是影响点火枪的因素。点火枪产生电火花效果好坏，取决于枪头处电火花杆与端面的间隙大小，而这一间隙很容易改变，须经常调整，富通新能源销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗�；怪频哪拘忌镏士帕Ｈ剂�。
2.2 原煤粉燃烧器存在的问题
(1)该燃烧器的中心煤粉管道由于受磨损而导致煤粉积聚在燃烧器中心管与外套管之间，在高温下易烧坏燃烧器。投产至今中心管曾经过多次补焊，曾在1999年12月15日出现B，煤粉燃烧器烧坏的事故，把燃烧器中心管以及油枪、点火枪全部烧坏，给生产带来较大影响。
(2)该煤粉旋流燃烧器的中心回流区小，不利于煤粉的着火燃烧。
(3)该燃烧器的一、二次风混合点太靠前，火焰长度不够，炉膛火焰充满度差；如若燃用高挥发分的煤种时，由于着火较快，喷口处温度高，容易结焦，甚至烧坏喷口。
(4)该燃烧器的旋流强度还可以，但其大部分能量消耗在旋转上，不能旋转前进，即火焰的轴向速度小，火焰在燃烧器喷口处停留时间过长（见图1）。
(5)该燃烧器本来可以通过调整二次风旋流叶片（即切向调风器）的开度来调整旋流强度的大小，但其调节作用不够明显，所以很难发挥其作用。
3、改造方案
3.1 点火枪的改造
我们对影响锅炉点火较大的点火枪进行了如下改造：使用新型的长脉冲高能点火器，并于2001年年初在A层燃烧器上试验成功。然后经过一段时间的运行检验，分别对三层点火枪做了改造，针对原点火过程复杂、以及新点火枪的特点，决定由长脉冲高能点火器直接点燃轻油，省去液化汽这一中间环节，排除了由于液化气与压缩空气混合不好而引起点不着火的情况。不过，由于新点火装置中没有设置火花及点火火焰监测回路，（因该点火装置的点火成功率高达99%，即使在水中都可以打得着，所以不需要设置。）这与原点火控制程序不符，同时，如果按原来的控制程序，新电火花虽然比较大，但达不到可以监测得到火花及点火火焰的程度，故必须对原来点火逻辑进行修改。另外，由于该点火枪不宜长期留在火焰中，点着油枪后必须退出，所以必须给点火枪单独配一个气缸，而且要修改点火控制程序。
有利的一点是：新点火枪的直径只有18mm，而原点火枪的直径比较大，可以采用原点火枪的枪管作为新点火枪的套筒，用来�；ば碌慊鹎�，同时又可以在不改动原燃烧器中心管的结构而不导致漏风，也给推动气缸的的安装提供方便。
我们依照上面所提到的要求进行改造，重新编写PLC程序使其适合新点火枪的要求，加上点火枪点火后的退出功能。
3.2煤粉燃烧器的改造
通过冷态空气动力场试验，将现有燃烧器改为“大风箱型轴流进风”燃烧器。改造的主要目的是：提高燃烧器的高温回流区和高温回流量，使煤粉的着火和燃烧更加稳定和完善，以便扩大对煤种的适应性。
经筛选，最后决定采用北京锅炉厂生产的“美国拔拨葛大风箱型”SRB型燃烧器。这种形式的燃烧器具有以下特点：
(1)燃烧器的旋流强度除通过改变叶片位置可
较大范围调节外，还可通过二次风的进风量来调节。
(2)轴流式燃烧器二次风道阻力比切向燃烧器低，因而可以适当提高二次风量。
(3) -次风管仍布置中心管，其端部布置稳燃扩散锥。
3.2.1 新煤粉燃烧器的燃料要求及主要设计参数
(1)本燃烧器适用于燃烧烟煤，其设计的煤种成分见表1。
煤粉燃烧器布置在锅炉前墙，原燃烧器的开孔位置上，其水冷壁弯管及耐火混凝土旋口不变。分A、B两层共四台，同一层的两台燃烧器旋流方向相反，即A，、B7为逆时针旋转，A：、B．为顺时针旋转。
3.2.2 新燃烧器的主要结构改进
(1)将原燃烧器一次风喷口的扩散式旋流器去掉，一次风和煤粉喷口处加一火焰稳定器，其扩角比原燃烧器旋流式的扩角大为减小。这样一、二次风的混合点向后推移，对较差的煤种也可以很好地组织燃烧。
(2)把切向调风器改为轴向调风器，二次风喷口由切向旋流进风改为轴向旋流进风，在二次风喷口中装设轴向进风旋流叶片，使气流沿轴向旋转，其旋流强度可由一推拉手把的进退来调节。这样可以在保证足够的旋流强度下，煤粉流的射程够长，使炉膛的火焰充满度较好，有利于燃烧。
(3)本燃烧器在设计中，中心煤粉管采用耐磨的锰钢代替原碳钢管道，提高中心管的耐磨性，延长中心管的使用寿命，继续保留原燃烧器的点火枪、点火器以及火焰检测器(见图2)。
采取以上改进后，燃烧器的火焰形状比以前切向旋流的燃烧器的火焰瘦长一些，其旋流强度有所增强，火焰的稳定性也将大大改善。
3.2.3SRB型燃烧器的调节特点
(1)在燃烧器运行时要严格控制一次风份额ri<28%。
(2)二次风量的大小，是由燃烧器调风盘的推拉式调节杆的进出来决定的(见图2);必须配好各层的二次风量。
(3)火焰的长短及旋流强度的大小由燃烧器旋流叶片的推拉式调节杆的进出来确定。正常运行一段时间后，就可以将调节杆的位置确定下来，不用频繁调整，此时将锁紧螺栓锁紧。
(4)当煤种发生较大改变时，如煤的挥发含量较低时，必须对调风盘和旋流叶片的推拉式调节杆进行适当的调节。
4、锅炉冷态空气动力场试验
我厂于2002年6月15日完成上述改造后，为摸清锅炉燃烧器改造后炉内气流的流动工况，供运行人员热态调整时参考，对锅炉进行丁冷态空气动力场试验。采用烟花示踪法进行试验，通过摄像机和照相机录下各种工况下锅炉炉内的空气动力场形状。经过试验调整后，初步把二次风调风盘拉杆调整在100%位置处，把二次风旋流调节拉杆定在50%处。该状态下，燃烧器煤粉气流的射程、旋流强度、回流区尺寸等都处于接近最佳状况（见图3）。与原来的情况对比，有足够长的火焰长度，炉膛充满度好，火焰中心有明显的回流区，运行时可以卷吸大量的高温烟气，有利于煤粉的燃烧和燃尽。
5、锅炉热态调整试验
2002年11月11日~ 20日进行锅炉的热态调整试验，本次试验总共做了8个不同工况，分别进行热效率测试，在试验的不同工况下进行必要的调整。具体结果如下：
6、改造效果
(1)点火枪的改造十分成功，点火成功率高，维护量小，一改以前锅炉复产时由于点火枪故障而导致复产延后四、五个小时的情况。
(2)煤粉燃烧器改造从冷态试验的结果可以看出是成功的，达到预期的目的：提高煤粉的着火和燃烬，减弱一、二次风的早期混合，对煤粉的着火有利，锅炉效率可提高到87%~89%，飞灰含碳量及炉渣的残碳量大幅度下降，炉膛温度有所提高。
(3)因炉膛火焰温度提高了，所以对煤种的适应性也相应提高。炉膛出口温度虽然偏高，但仍在设计值以下，不会造成炉膛结焦。
7、效益估算
根据统计2000年底至2001年，我厂142t/h锅炉正常停炉及故障停炉的次数为30次，即锅炉复产次数为30次。按最保守估计，每年正常停炉及故障停炉的次数应不下15次，按低限计算每次复产可缩短锅炉点火时间1小时，每年可多发电量为：34MW×15次×1小时／次=510MW h，为公司节约外购电费用：510MW. h/年×(0.60 -0.28)元/kW h=16. 32万元／年。
煤粉燃烧器改造后，锅炉效率可提高2%以上，每年可节约燃料费用70万元左右。两项合计每年可以节省费用约86万元。
另外，锅炉点火枪的点火成功率提高后，在锅炉出现磨煤机跳闸等情况下，可以及时投入油枪助燃，降低锅炉跳闸的几率，以往当锅炉出现磨煤机突然跳闸或锅炉负荷突变的情况下，有时由于油枪投入后点不着火而导致锅炉跳闸的情况时有发生。在锅炉点火枪改造后，锅炉在抗突发事故方面的能力有较大的提高，保证了锅炉运行的安全性。
8、结论
(1)新型长脉冲高能点火器在锅炉上的应用是成功的，有利于提高锅炉的点火成功率。
(2)煤粉燃烧器的改造是成功的，除了结构上改造工程量较小外，其气流特性也达到了预期目标，即燃烧器出口气流旋流强度得到加强，从而增大回流量，对燃烧有利。
(3)从改造后锅炉大负荷运行情况看，燃烧情况有所改善，煤粉着火较好，炉膛烟气温度有所提高。炉膛的火焰充满度较好，而且没有出现火焰贴墙、冲刷水冷壁的现象。
